第17章_联轴器、离合器与制动器经典课件

第 17章 联轴器、离合器和制动器17-1 联轴器、离合器的类型和应用17-2 固定式刚性联轴器17-3 可移式刚性联轴器17-4 弹性联轴器17-5 牙嵌离合器17-6 圆盘摩擦离合器17-7 磁粉离合器17-8 定向离合器17-9 制 动 器学习要求n 了解常用联轴器、离合器的主要类型和用途；n 掌握常用联轴器的结构、原理、特点、应用及选择。17-1 联轴器、离合器的类型和应用联轴器和离合器主要用于轴与轴之间的联接，使它们一起回转并传递转矩 。 用联轴器联接的两根轴 ， 只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。 用离合器联接的两根轴 ， 在机器工作中就能方便地使它们分离或接合 。 联轴器分刚性和弹性两大类。刚性联轴器由刚性传力件组成，又可分为固定式和可移式两类。固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移；可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。弹性联轴器包含有弹性元件，能补偿两轴的相对位移，并具有吸收振动和缓和冲击的能力。联轴器的种类和特性 1联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。联轴器所联两轴的相对位移一、定义联轴器：实现两轴的联接，并传递运动及转矩 T。特点：两轴分离时，必须停机。离合器：机器运转中，可根据需要将两轴分离或结合。二、功用：1、 用于联接轴与轴，以传递运动与转矩； 从结构上具有适应一定范围的相对位移的性能 2、补偿所联两轴的相对位移；制造及安装误差、变形、温度变化 不能保证严格的对中3、可用作安全装置； 4、吸振、缓冲。三、联轴器与离合器的 分类 无弹性元件联轴器刚性联轴器联轴器套筒联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器 齿式联轴器十字滑块联轴器挠性联轴器有弹性元件联轴器滑块联轴器万向联轴器滚子链联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器作用： 在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离；用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；离合器按其工作原理分 机械离合器电磁离合器液压离合器气压离合器 超越离合器离心离合器 安全离合器嵌入式摩擦式按离合控制方法分 操纵式自动式按操纵方式分对离合器的基本要求 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠； 结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高； 接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好； 操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。按结构特性分：1、 刚性联轴器刚性联轴器 ：适用于两轴能 严格对中严格对中 ，并在工作中不发生相对位移不发生相对位移 的地方，如凸缘联轴器。2、 挠性联轴器挠性联轴器 ：适用于 两轴有偏斜两轴有偏斜 或工作中有 相对位相对位移移 的地方挠性联轴器又可分为：1） 无弹性元件无弹性元件 ：只起 补偿补偿 偏移及位移作用，因无弹性元件 无缓冲及减振作用无缓冲及减振作用完整分类见表手册，部分已标准化可补偿偏移及位移可补偿偏移及位移具有缓冲减振功能具有缓冲减振功能2） 有弹性元件有弹性元件 ：弹性元件通过变形（ 弹性联轴器弹性联轴器 ） 定刚度定刚度变刚度变刚度曲线 a 刚性联轴器，无弹性元件挠性联轴器曲线 b 有缓冲作用的弹性联轴器曲线 c 具有缓冲及减振作用的弹性联轴器四、选用原则四、选用原则刚性联轴器刚性联轴器 用于 载荷平稳，转速稳定，同轴度好，载荷平稳，转速稳定，同轴度好，无相对位移无相对位移 的场合。无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器 用于 有相对位移有相对位移 场合。定刚度弹性联轴器定刚度弹性联轴器 用于载荷和速度不大，同轴度不易保证的场合。轴头 d大小： dmindmax范围工作转速 ： nn 转矩 T： TcT n（许用名义转矩）选型号 （查手册）变刚度弹性联轴器变刚度弹性联轴器 用于载荷和速度变化较大处。 离合器主要分牙嵌式和摩擦式两类。另外，还有电磁离合器和自动离合器。电磁离合器在自动化机械中作为控制转动的元件而被广泛应用。自动离合器能够在特定的工作条件下自动接合或分离。 联轴器和离合器大都已标准化了。一般可先依据机器的工作条件选定合适的类型，然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所豁的型号和尺寸。必要时还应对其中某些零件进行验算。 计算转矩 Tc已将机器启动时的惯性力和工作中的过载等因素考虑在内。联轴器和离合器的计算转矩可按下式确定 Tc=KAT (17-1)式中： T为名义转矩； KA为工作情况系数， KA值列于表 17-1中。选择 1联轴器的选择大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联轴器，选用的基本步骤为：选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩进行必要的承载能力校核规定部件相应的安装精度协调轴孔直径校核最大转矩确定联轴器的型号17-2 固定式刚性联轴器 固定式刚性联轴器中应用最广的是凸缘联轴器。如图 17-1所示，它是用螺栓联接两个半联轴器的凸缘，以实规两轴联接的。螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔用螺栓。u 这种联轴器有普通的凸缘联轴器 ( a )和有对中榫的凸缘联轴器 (b)两种主要的结构型式。固定式刚性联轴器特点 ：结构简单，价格低无法补偿位移和偏斜无法补偿位移和偏斜 ，对两轴对中性要求高；无缓冲吸振能力无缓冲吸振能力 。缺点 ：一 、 凸缘联轴器凸缘联轴器对中方式不同，有两种型式：特点 ：能传递较大载荷；应用 ：用于两轴同轴度好、载荷平稳场合；结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现轴向固定。套筒 联轴器型式：半圆键普通平键特点 ：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振 。应用 ：用于载荷较平稳的两轴联接 。二、 套筒联轴器 径向尺寸小，机床中应用很广。三、 夹壳联轴器夹壳联轴器结构：将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生的预紧力使两夹壳与轴联接，并依靠键以及夹壳与轴表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。特点 ：无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能联接直径不同的两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会产生离心力 。应用 ：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的联接。17-3 可移式刚性联轴器 由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定都能精确对中，因此就会出现两轴间的轴向位移x(图 17-2a)， 径向位移 y(图 b) ， 角位移 ( 图 c) ， 以及由这些位移组合的综合位移。如果联轴器没有适应这种相对位移的能力，就会在联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，甚至引起强烈振动。 可移式刚性联轴器的组成零件间构成的动联接，具有某一方向或几个方向的活动度，因此能补偿两轴的相对位移。常用的可移式刚性联轴器有以下几种：n 一、齿式联轴器 齿式联轴器是由两个有内齿的外壳 3和两个有外齿的套筒 4所组成 (图 17-3a)。 套筒与轴用键相联，两个外壳用螺栓 2联成一体，外壳与套筒之间设有密封圈 1。内齿轮齿数和外齿轮齿数相等。工作时靠啮合的轮齿传递转矩。由于轮齿间留有较大的间隙和外齿轮的齿顶制成球形 (图 17-3b)， 所以能补偿两轴的不对中和偏斜 (图 17-4)。为了减小轮齿的磨损和相对移动时的摩擦阻力，在外壳内贮有润滑油。 齿式联轴器的优点是能传递很大的转矩和补偿适量的综合位移，因此常用于重型机械中。但是，当传递巨大转矩时，齿间的压力也随着增大，使联轴器的灵活性降低，而且其结构笨重、造价较高。n 二、滑块联轴器 滑块联轴器是由两个端面开有径向凹槽的半联轴器 1、 3和两端各具凸榫的中间滑块 2所组成 (图 17-5)。中间滑块两端面上的凸榫相互垂直，分别嵌装在两个半联轴器的凹槽中，构成移动副。如果两轴线不对中或偏斜，运转时滑块将在凹槽内滑动，所以凹槽和滑块的工作面间要加润滑剂。若两轴不对中，当转速较高时，由于滑块的偏心将会产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷，因此它只适用于低速，轴的转速一般不超过 300 r/min。潘存云教授研制优缺点 ：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。适用范围 ： 30, y 0.04d， v300 r/min y三、 万向联轴器作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。 共轴、有夹角应用 ：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。单万向联轴器vA1 = r1结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的 “十字形 ”构件相联， “十字形 ”构件的中心位于两轴交点处，运动分析：两轴平均传动比为 1，但瞬时传动比是动态变化的。在图示位置 I, 以轴 1为参考系，对 A点有 ： 以轴 2为参考系，对 A点有 ：vA2 = r2A 2A 1Brr= r cos 2显然有 ： vA1 = vA2 =045轴间角为 ：r”其它位置：代入得： 1BBA “2在图示位置 II, 以轴 2为参考系，对 B点有 ： vB2 = r”2以轴 1为参考系，对 B点有 ：vB1 = r”1 = 1 r cos同样有 ： vB1 = vB2 r代入得： 2=1 cos2 1=”2 11cos 1cos 2 1 =cos 2 为了克服单个万向联轴器的上述缺点，机器中常将万向联轴器成